（江玲）種子學(xué)-9種子生產(chǎn)原理和技術(shù)new

1、種子生產(chǎn)原理和技術(shù) 種子生產(chǎn)(seed production)是一門(mén)研究保持育成、引進(jìn)和現(xiàn)有品種特性以及采用優(yōu)良生產(chǎn)技術(shù)和栽培條件以生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的優(yōu)良品種的優(yōu)質(zhì)種子的科學(xué)。種子生產(chǎn)是種子工作的重要組成部分，它是育種工作的繼續(xù)，也是種子推廣的基礎(chǔ)，是種子工程的重要內(nèi)容。 以前種子生產(chǎn)被稱(chēng)為良種繁育，即種子“繁”和“育”的統(tǒng)一，主要是提高繁殖系數(shù)和提高品種特性，但種子生產(chǎn)不是育種，它的主要工作是防雜保純和擴(kuò)大種子量。種子生產(chǎn)主要是生產(chǎn)優(yōu)良品種，包括優(yōu)良雜交種親本和雜種種子，其主要任務(wù)體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)迅速地大量繁殖新育成、新引進(jìn)并經(jīng)過(guò)審定的或現(xiàn)有的優(yōu)良品種的優(yōu)質(zhì)種子，以有計(jì)劃、有組織地更換

2、生產(chǎn)上現(xiàn)有的品種，滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)良種的需要；(2)采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，保持良種的種性，確保種子質(zhì)量，以替代生產(chǎn)上已經(jīng)混雜退化的種子。 種子生產(chǎn)原理 :遺傳平衡、雜種優(yōu)勢(shì)理論 品種的混雜退化及其防止 種子生產(chǎn)技術(shù) ：常規(guī)種子、雜交種子作物種子生產(chǎn)原理和方法洪德林 教授細(xì)胞全能性理論營(yíng)養(yǎng)繁殖和組織培養(yǎng)的理論依據(jù)德國(guó)植物學(xué)家Haberlandt于1902年就提出細(xì)胞全能性(totipotency)的概念。所謂細(xì)胞全能性是指植物體的每個(gè)細(xì)胞攜帶著一套完整的基因組，并且有發(fā)育成完整植株的潛在能力。因?yàn)槊總€(gè)細(xì)胞都來(lái)自受精卵，所以帶有與受精卵相同的遺傳信息，完整植株中的細(xì)胞保持著潛在的全能性，細(xì)胞分化完成后

3、，就受到所在環(huán)境的束縛，相對(duì)穩(wěn)定一旦脫離原來(lái)所在的環(huán)境，成為離體狀態(tài)時(shí)，在適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件下，則開(kāi)始脫分化，表現(xiàn)出全能性，生長(zhǎng)發(fā)育為完整的植株。無(wú)性繁殖是指不經(jīng)過(guò)開(kāi)花、受精和兩性細(xì)胞結(jié)合，直接由母體的一部分產(chǎn)生下一代新個(gè)體的過(guò)程。以無(wú)性繁殖為主的作物在一般情況下不通過(guò)兩性細(xì)胞的結(jié)合產(chǎn)生后代，而通常利用植物體的營(yíng)養(yǎng)器官繁殖后代，如利用根、莖、芽等進(jìn)行繁殖，形成與母體基因型相同的新個(gè)體。無(wú)性繁殖作物在一般情況下不能開(kāi)花、或者開(kāi)花不結(jié)實(shí)，但在適宜自然或人工控制條件下，無(wú)性繁殖材料也可以進(jìn)行有性繁殖。無(wú)性繁殖作物也有自花授粉和異花授粉的區(qū)別，如馬鈴薯是典型的自花授粉作物，甘薯是典型的異花授粉作物。

4、無(wú)性繁殖(agamogenesis)由于無(wú)性繁殖產(chǎn)生的新個(gè)體通常來(lái)自母體的體細(xì)胞，在生長(zhǎng)發(fā)育上是母體生長(zhǎng)發(fā)育的延續(xù)，因而同一株系的遺傳型是相同的，品種性狀比較穩(wěn)定，在種子生產(chǎn)上，無(wú)性繁殖產(chǎn)生的種子容易保純，但也應(yīng)注意去雜，注意人為的方向性選擇，以防止混雜退化。無(wú)性繁殖在雜種優(yōu)勢(shì)的利用有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于適宜無(wú)性繁殖的材料，通過(guò)誘導(dǎo)其進(jìn)行有性雜交或無(wú)性繁殖材料產(chǎn)生的變異體，從中選擇優(yōu)良單株，繼而進(jìn)行有性繁殖，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)利用雜種優(yōu)勢(shì)，而不必年年進(jìn)行有性制種。無(wú)性繁殖生產(chǎn)農(nóng)業(yè)種子 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的種子不僅僅指通過(guò)有性過(guò)程，由胚發(fā)育成的籽粒等，還包括用于擴(kuò)大再生產(chǎn)的根、莖、苗、芽等一切可被用作繁殖材料的植物

5、器官。馬鈴薯的塊莖繁殖、甘薯的塊根繁殖、林木的扦插育苗、其它營(yíng)養(yǎng)器官的幼苗繁殖及人工種子等都是典型的無(wú)性繁殖方式在這些植物的繁殖中，通常利用營(yíng)養(yǎng)器官的再生能力，生產(chǎn)下一代的個(gè)體，這種生產(chǎn)方式比較簡(jiǎn)便，沒(méi)有有性繁殖那么復(fù)雜，因而得到廣泛的應(yīng)用。 (一)馬鈴薯等的脫毒技術(shù) 象馬鈴薯、甘薯等作物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)繁殖生產(chǎn)下一代時(shí)，往往會(huì)將上一代感染的病毒病帶到下一代，因而常需要對(duì)由此產(chǎn)生的幼苗進(jìn)行脫毒處理。通常情況下，利用幼苗莖尖進(jìn)行脫毒處理，再進(jìn)行無(wú)性繁殖，生產(chǎn)無(wú)毒的后代但值得注意的是，組織培養(yǎng)苗不等于脫毒苗，脫毒也并非一勞永逸，一是莖尖分生組織內(nèi)部不存在維管系統(tǒng)，而通過(guò)維管系統(tǒng)在體內(nèi)移動(dòng)侵染的病毒則不能到

6、達(dá)莖尖分生組織；二是分生組織內(nèi)源生長(zhǎng)素含量較高，對(duì)病毒有鈍化作用；三是分生組織細(xì)胞分裂速度較快，超過(guò)了病毒的繁殖速度。利用莖尖分生組織脫毒的原因取材種薯在人工氣候箱中使其萌發(fā),材料較干凈,又不受病蟲(chóng)害的侵染,易消毒，一般放在溫度較低的條件下培養(yǎng),當(dāng)薯塊芽長(zhǎng)410 cm ,還未開(kāi)始展葉時(shí)剪取。消毒沖洗30 min ;洗潔精浸泡10 min , 自來(lái)水沖去泡沫;用無(wú)菌水沖洗; 用升汞(0. 1 %HgCl + 2 %酒精) 消毒處理34 min ,若用5 %次氯酸溶液則需510 min ;用無(wú)菌水沖洗45 次. 剝離和接種芽段置于3040 倍的解剖鏡下,取莖尖約0. 20. 3 mm （帶12 個(gè)

7、葉原基的生長(zhǎng)點(diǎn)）,立即接種在試管內(nèi)的MS 培養(yǎng)基上,做好記錄.莖尖的培養(yǎng)2628 , 20003000 lux , 16 h 光照. 莖尖成活后1 個(gè)月左右即可明顯增長(zhǎng) . 待莖尖發(fā)育成株,長(zhǎng)45 節(jié)(約3 月左右) 時(shí)，把莖段切成每節(jié)帶1 個(gè)葉片的切段平放或插入培養(yǎng)基上,放2 周后可形成帶有35 葉的小植株,再進(jìn)行單節(jié)切段培養(yǎng).經(jīng)病毒檢測(cè)試管苗移栽到防蟲(chóng)室內(nèi)繁育的苗，允許以苗繁殖在嚴(yán)格隔離的防蚜設(shè)施內(nèi)獲得在防蚜隔離設(shè)施內(nèi)育出的秧苗，允許以苗繁苗在防蚜隔離環(huán)境中獲得，簡(jiǎn)稱(chēng)原原種在防蚜隔離環(huán)境中育出的秧苗，允許以苗繁苗脫毒試管苗高級(jí)脫毒苗高級(jí)脫毒薯脫毒原原種苗莖尖培養(yǎng)脫毒原原種薯脫毒原原種薯脫毒

8、原種苗在隔離環(huán)境中獲得，允許在空間隔離環(huán)境下生產(chǎn)可按普通育苗法以苗繁苗可按普通生產(chǎn)法留種，用于下代繁苗可按普通生產(chǎn)法以苗繁苗不能再稱(chēng)脫毒種薯，可視為普通種薯或用作商品薯，脫毒薯生產(chǎn)至此為止脫毒原種苗脫毒原種薯一代生產(chǎn)種苗二代生產(chǎn)種苗二代生產(chǎn)種薯一代生產(chǎn)種薯在隔離環(huán)境中獲得，允許在空間隔離環(huán)境下生產(chǎn)目前造成我國(guó)甘薯減產(chǎn)退化的主要病毒： 甘薯羽狀斑駁病毒(SPFMV)、隱潛病毒(SPLV) 其它檢測(cè)到的病毒侵染后對(duì)產(chǎn)量的影響程度尚不明確 病毒檢測(cè)采用指示植物法和血清學(xué)方法檢測(cè)病毒在馬鈴薯上造成嚴(yán)重危害病毒：馬鈴薯Y病毒( PV Y) 、馬鈴薯卷葉病毒( PLRV) 、馬鈴薯A 病毒和X 病毒( P

9、VA、PVX) 以及馬鈴薯紡錘塊莖類(lèi)病毒(PSTVd) 等。在所有的這些病毒和類(lèi)病毒中, 我國(guó)廣泛分布的有: PSTVd、PLRV、PV Y、PVX以及苜?；ㄈ~病毒(AMV)而馬鈴薯Y 病毒壞死株系(N 株系) 、煙草脆裂病毒( TRV) 以及番茄黑斑病毒( TBRV) 只局部發(fā)生脫毒種薯(苗)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (1)黃淮、長(zhǎng)江流域及北方薯區(qū) 原原種原種生產(chǎn)用種純度100%99%96%薯塊整齊度90%85%80%不完整薯率1%3%6%羽狀斑駁病毒隱潛病毒05%-10%15%-20%根腐病001%線(xiàn)蟲(chóng)病000黑斑病軟腐病率01%2%(2)南方薯區(qū) 特級(jí)苗 無(wú)病毒，無(wú)其它病害，莖尖分生組織脫毒培養(yǎng)的試管苗

10、及組培微繁的試管苗經(jīng)病毒檢測(cè)認(rèn)定后為特級(jí)苗。一級(jí)苗 從特級(jí)苗嚴(yán)格隔離種植的植株上采苗，病毒感染率小于10%，無(wú)明顯病毒癥狀，無(wú)病蟲(chóng)害。二級(jí)苗 由一級(jí)苗在產(chǎn)區(qū)適當(dāng)隔離種植獲得，病毒感染率允許10%-30%，但病毒癥狀輕微，無(wú)病蟲(chóng)害。三級(jí)苗 由二級(jí)苗在產(chǎn)區(qū)適當(dāng)隔離種植獲得，允許病毒感染率30%以上，但病毒癥狀輕微，也允許有其它病蟲(chóng)害少量輕微癥狀。三級(jí)苗為生產(chǎn)用苗，不能再作種苗繁殖。 (二)花卉、苗木等微繁技術(shù) 一是通過(guò)器官發(fā)生，由培養(yǎng)的組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織，再誘導(dǎo)發(fā)生芽和根；或培養(yǎng)的組織直接誘導(dǎo)發(fā)生芽和根。二是通過(guò)無(wú)性胚發(fā)生，由培養(yǎng)組織產(chǎn)生愈傷組織，通過(guò)懸浮培養(yǎng)，或直接產(chǎn)生大量胚狀體，再生長(zhǎng)發(fā)育

11、形成植株。通過(guò)胚狀體培養(yǎng)可以得到大量的植株，大大提高繁殖率。 利用組織培養(yǎng)生產(chǎn)大面積用種主要集中:花卉種苗的生產(chǎn)頂端分生組織培養(yǎng)形成小植株一般把由外植體芽(不包括不定芽)在組織培養(yǎng)下直接誘發(fā)生長(zhǎng)都稱(chēng)為莖尖培養(yǎng)。為獲得無(wú)病毒植株進(jìn)行的莖尖培養(yǎng)，其開(kāi)始所取外植體僅毫米，可稱(chēng)為嚴(yán)格莖尖。莖尖培養(yǎng)繁殖變異少，能很好地保持遺傳穩(wěn)定性。 2 通過(guò)器官直接誘導(dǎo)不定芽利用植物的根、莖、葉及其他如花莖、鱗片、花等器官的小塊組織在培養(yǎng)基上直接誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽，生長(zhǎng)發(fā)育成新梢，這些新梢可再切成小塊進(jìn)行繼代培養(yǎng)，再產(chǎn)生大量不定芽，擴(kuò)大繁殖系數(shù)。 微繁、快繁的主要方式：3 愈傷組織培養(yǎng)再誘導(dǎo)產(chǎn)生不定芽 接種的組織或器官塊

12、，采用較高濃度生長(zhǎng)素就可誘導(dǎo)愈傷組織生長(zhǎng)。愈傷組織長(zhǎng)大時(shí)可切成小塊，再繼代增殖。愈傷組織擴(kuò)大到一定數(shù)量，可將其轉(zhuǎn)入含高細(xì)胞分裂素、低生長(zhǎng)素或不含生長(zhǎng)素的分化培養(yǎng)基誘導(dǎo)不定芽，分化成苗。也可將愈傷組織先誘導(dǎo)形成胚狀體，然后再發(fā)育成小植株。 4 細(xì)胞培養(yǎng) 包括懸浮細(xì)胞培養(yǎng)和單細(xì)胞無(wú)性系繁殖懸浮培養(yǎng)是將游離的植物細(xì)胞懸浮在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。因?yàn)橹参锛?xì)胞具有集聚性，在培養(yǎng)過(guò)程中不象細(xì)菌那樣各自分散在培養(yǎng)液中，通常在培養(yǎng)液里只有少量的單個(gè)游離細(xì)胞，大量的是球狀細(xì)胞集聚體。懸浮細(xì)胞培養(yǎng)多用于生產(chǎn)一些植物特有產(chǎn)物。 植物單細(xì)胞在離體條件下培養(yǎng)時(shí)，可通過(guò)細(xì)胞分裂形成細(xì)胞團(tuán)，再經(jīng)過(guò)細(xì)胞分化形成根、莖、葉等器

13、官，或經(jīng)過(guò)胚狀體，最后長(zhǎng)成植株。 (三)人工種子 植物組織、細(xì)胞培養(yǎng)可以形成小芽或胚。一般所謂胚指種子的幼小植物體。由組織培養(yǎng)中體細(xì)胞經(jīng)歷和種子同樣發(fā)育的過(guò)程，就可形成胚，這樣就稱(chēng)體細(xì)胞胚。通過(guò)培養(yǎng)產(chǎn)生的大量幼芽和體細(xì)胞胚，用特定方法將其包裹起來(lái)加以保護(hù)，制成種子的類(lèi)似物。這就叫人工種子 歷史Or Synthetic seed(合成種子)analogs of bantonical seed（種子類(lèi)似物）1978年murashige國(guó)際園藝學(xué)術(shù)會(huì)議首次提出研究人工種子的設(shè)想指將植物離體培養(yǎng)中產(chǎn)生的體細(xì)胞胚或能發(fā)育成完整植株的分生組織(芽、愈傷組織、胚狀體等)包埋在含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和具有保護(hù)功能的外殼

14、內(nèi)形成的在適宜條件下能夠發(fā)芽出苗的顆粒體。人工種子的基本結(jié)構(gòu)胚狀體人工胚乳人工種皮胚狀體人工種子的“核心”部分，相當(dāng)于天然種子的胚具有胚根和胚芽的雙極性，能發(fā)育成整個(gè)個(gè)體人工胚乳為胚狀體的Q進(jìn)一步發(fā)育提供必需的營(yíng)養(yǎng)由各種培養(yǎng)基的主要成份組成，主要包括碳源、氮源、礦物質(zhì)、維生素、激素等根據(jù)目的的不同加入的物質(zhì)也不同，還可以向人工胚乳中加入各種不同的物質(zhì)如 殺蟲(chóng)劑、除草劑.人工種皮具有保護(hù)作用，能夠像天然種皮一樣在適宜條件下維持胚狀體的正常生長(zhǎng)發(fā)育。它既可以保證種子內(nèi)水分和營(yíng)養(yǎng)免于喪失，又能保證良好透水透氣，防止外部機(jī)械沖擊的壓力胚狀體的發(fā)生方式外植體的表皮細(xì)胞愈傷組織細(xì)胞懸浮培養(yǎng)中的單細(xì)胞原生質(zhì)

15、體的胚狀體花藥、花粉培養(yǎng)產(chǎn)生的單倍胚狀體人工胚乳的研制海藻酸鈉中加入 MS培養(yǎng)基 固化成球的膠體對(duì)水有很好的通透性，使種皮中的水溶性物質(zhì)及助劑易隨水失，且膠球易粘連和失水干縮。 改進(jìn)選用無(wú)毒、透氣和吸水性強(qiáng)的木薯淀粉與1.5% 海藻酸鈉(1/2 M S 培養(yǎng)基配制) 混合制作的胚乳可改善單一海藻酸鈉人工胚乳的透氣性、吸水性和發(fā)芽率 人工胚乳中加入GA 3 有利于人工種子的發(fā)芽, 加活性炭可改善營(yíng)養(yǎng)固定和緩釋, 提高人工種子在土壤中的成苗率。人工種皮的研制人工種皮的要求 1.對(duì)胚狀體無(wú)毒害 2.抗壓 貯藏運(yùn)輸中的擠壓 機(jī)械播種的壓力 3.含農(nóng)藥 防止播種后土壤微生物的侵染 4.播種后易于化解，對(duì)

16、環(huán)境無(wú)毒害包埋材料的選擇膠類(lèi) 海藻酸鹽、瓊脂、明膠、淀粉、動(dòng)物膠、果膠、角叉膠等 絡(luò)合劑 鈣鹽、氯化鉀、氯化銨海藻酸鈉 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)毒、資源豐富、價(jià)廉及工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于人工胚乳的制作。 缺點(diǎn)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易滲漏、透性差而阻礙體細(xì)胞胚的生長(zhǎng)、膠粒易失水變干及失水后的吸水回脹率低、膠粒本身帶有粘性和不便于貯存、運(yùn)輸和播種等問(wèn)題。人工種子的制備方法主要為海藻酸鈉包埋法人工種子的貯藏 貯藏是人工種子的主要難點(diǎn)之一, 貯藏時(shí)間遠(yuǎn)不如天然種子。 人工種子含水量大，常溫下易萌發(fā)，易失水干縮，貯藏難度較大。 目前應(yīng)用的有低溫法、干燥法、抑制法、液體石蠟法等及上述方法的組合, 干燥法和低溫法組合是目前應(yīng)用最多

17、. 胡蘿卜愈傷組織在15相對(duì)濕度25% 的條件下存放一年仍可再生。 大豆體胚干化到原體積的40% 50% 后再吸水, 萌發(fā)率仍達(dá)到31%人工種子的播種能否直接播種關(guān)系到人工種子在生產(chǎn)上應(yīng)用潛力。雖然在有菌條件下有的植物的人工種子發(fā)芽率已達(dá)95%以上,但大部分還很低。影響發(fā)芽率的主要因素主要有 胚狀體的質(zhì)量 種皮的透氣性 人工胚乳的營(yíng)養(yǎng) 抗病能力主要程序人工種子研制操作程序大致包括：外植體的選擇和消毒 愈傷組織的誘導(dǎo) 體細(xì)胞胚的誘導(dǎo) 體細(xì)胞胚的同步化 體細(xì)胞胚的分選 體細(xì)胞胚的包裹 包裹外膜 發(fā)芽成苗試驗(yàn) 體細(xì)胞胚變異程度與農(nóng)藝研究。 研究人工種子的意義 1.不受季節(jié)限制，四季皆可生產(chǎn) 2.自然條件不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物種子 快速繁殖 3.可機(jī)械化生產(chǎn)，效率高，占地少 4.改變種子生長(zhǎng)發(fā)育條件 5.加快育種進(jìn)程 6.體積小，便于運(yùn)輸 7.適于機(jī)械播種待解決的問(wèn)題(1)許多重要的植物難得到高質(zhì)量的體細(xì)胞胚或不定芽。(2)包埋劑的選擇及制作工藝方面尚需改進(jìn)，以提高體胚到正常植株的轉(zhuǎn)化率，并達(dá)到加工運(yùn)輸方便、防干防腐耐貯藏的目的。(3) 實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，進(jìn)行大量制種和大田播種(4) 成本高(5) 發(fā)芽率低 (6) 易變異90年 32種植物94年 76種植物